JP6129253B2 - 経路探索加速データとともに地図データを用いるナビゲーション装置 - Google Patents
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Description
a)ナビゲート可能区分のコアネットワークを形成するナビゲート可能区分を除去することにより探索加速データの作成時に考慮されるナビゲート可能区分の数を減少するステップと、
b)各ナビゲート可能区分が階層の各レベルの少なくとも1つの領域に分類されるように電子地図を複数の階層領域の集合に分割するステップと、
c)ナビゲート可能区分が複数の領域の少なくとも1つまでの最小コストの経路の一部であるかを判定するためにコアネットワークの少なくともいくつかのナビゲート可能区分、一般には各ナビゲート可能区分と関連付けられた時変関数を使用し且つ当該判定を探索加速データに記録するステップと、
d)地図データを生成するステップと、
を備える方法が提供される。
・道路プロパティに関連する所定の基準を満たすこと。
・ある所定の基準に従って十分に小さく且つ更なる所定の基準を満たすナビゲート可能区分の集合を除去することによりネットワークの残りの部分から切断されるネットワークの部分を形成するナビゲート可能区分をネットワークから除去すること。
・所定の状況においてナビゲート可能区分の間の分岐点に存在するノードを他方のノードにまとめること。
・ノードが2つ以下のナビゲート可能区分を接続させる場合にそれらノードを他方のノードにまとめること。
・探索加速データ中のビット対の相関性を計算する。
・可逆的に符号化するビット数を減少するために探索加速データ中のほぼ相関されたビットを結合させる。
・不可逆的圧縮を実行するために探索加速データ中の相関されたビットを結合させる。
・相関性に従って結合された探索加速データ中のビットを再順序付けする。
・探索加速データをハフマン符号化する。
a.ナビゲート可能区分のコアネットワークを形成するナビゲート可能区分を除去することにより探索加速データの作成時に考慮されるナビゲート可能区分の数を減少させるためにナビゲート可能区分を処理し、
b.そのナビゲート可能区分が最小コストの経路の一部であるかを示す探索加速データをコアネットワークのナビゲート可能区分の少なくとも一部に対して、一般には各ナビゲート可能区分に対して生成するようにすることを備え、
ステップa.は、
・道路プロパティに関連した所定の基準を満たすステップと、
・ある所定の基準に従って十分に小さく且つ更なる所定の基準を満たすナビゲート可能区分の集合を除去することによりネットワークの残りの部分から切断されるネットワークの部分を形成するナビゲート可能区分をネットワークから除去するステップと、
・所定の状況においてナビゲート可能区分の間の分岐点に存在するノードを他方のノードにまとめるステップと、
・ノードが2つ以下のナビゲート可能区分を接続させる場合にそれらノードを他方のノードにまとめるステップと、
のうちいずれか1つ以上を含む方法が提供される。
a)少なくとも1つの属性を評価するステップと、
b)ナビゲート可能区分と関連付けられたノードが電子地図の領域にわたり均衡されることを保証するためにステップa.の評価を使用して各ナビゲート可能区分を階層の各レベルの少なくとも1つの領域に分類するように、電子地図を階層領域の集合に分割するステップと、
c)地図データを生成するステップと、
を備える方法が提供される。
・ナビゲート可能区分に沿う平均速度
・ナビゲート可能区分の長さ
・他のナビゲート可能区分に対するその区分の接続性
方法は、移動時間が所定の閾値より遅い電子地図の領域を判定するように構成されてもよく、それら領域内の別個のナビゲート可能区分を電子地図の他の領域から更に分離してもよい。
a)より粗なレベルのいずれか1つの領域がより精細なレベルの複数の領域を含む場合に、各ナビゲート可能区分がより粗なレベル及びより精細なレベルの各々の少なくとも1つの領域に分類されるように、地図を少なくともより粗なレベル及び近傍のより精細なレベルに属する複数の階層領域に分割するステップと、
b)行先領域を含むより粗なレベルの領域に近接する領域が可視エリアに追加されるべきかを評価し且つその評価が肯定的である場合にそれらの領域を追加することにより、行先領域を含むより粗なレベルの領域を少なくとも含む可視エリアの範囲を所定の行先領域に対して判定するステップと、
c)少なくともいくつかのナビゲート可能区分に対して行先領域までの少なくとも1つの最小コストの経路に関する情報を算出するステップと、
d)ナビゲート可能区分の処理が行先領域からナビゲート可能区分へ戻る逆探索の実行を含み、実質的に行先領域の可視エリアのナビゲート可能区分のみを含むステップと、
e)地図データを生成するステップと、
を備える方法が提供される。
a)より粗なレベルのいずれか1つの領域がより精細なレベルの複数の領域を含む場合に、各ナビゲート可能区分がより粗なレベル及びより精細なレベルの各々の少なくとも1つの領域に分類されるように、地図を少なくともより粗なレベル及び近傍のより精細なレベルに属する複数の階層領域に分割するステップと、
b)行先領域を含むより粗なレベルの領域に近接する領域が可視エリアに追加されるべきかを評価し且つその評価が肯定的である場合にそれらの領域を追加することにより、行先領域を含むより粗なレベルの領域を少なくとも含む可視エリアの範囲を所定の行先領域に対して判定するステップと、
c)少なくともいくつかのナビゲート可能区分に対して行先領域までの少なくとも1つの最小コストの経路に関する情報を算出するステップと、
d)可視エリアの少なくともいくつかのナビゲート可能区分に対して、一般には各ナビゲート可能区分に対して、行先領域までの少なくとも1つの最小コストの経路に関する情報を含むように探索加速データを構成するステップと、
e)地図データを生成するステップと、
を備える方法が提供される。
・種々の交通状況に対する所定の出発地と目的地との間の種々の最小コストの経路
・種々のコスト関数に従う所定の出発地と目的地との間の種々の最小コストの経路
・所定の道路ネットワークのあらゆる動的変化に対する所定の出発地と目的地との間の種々の最小コストの経路
・同一のコスト関数に従う所定の出発地と目的地との間の別の経路
・互いに類似する方向の種々の目的地
従って、探索加速データは、それぞれが一般に異なる基準に対して判断される複数の「最小コスト」の経路を含んでもよい。そのような方法の1つの利点は、最小コストのデータを使用する経路計画が種々の基準に対して最適な経路を生成できることである。
a)地図を階層の1つ以上のレベルの複数の階層領域に分割するステップと、
b)レベル階層の順序で階層の特定のレベルに属する領域の少なくとも一部を処理し、最も精細なレベルから最も粗なレベルに向かって動作し、それら領域の少なくとも一部に対してその領域に入るナビゲート可能区分及び/又はその領域から出るナビゲート可能区分を判定するステップと、
c)地図内のナビゲート可能区分の少なくとも一部を処理してそのナビゲート可能区分から行先領域までの少なくとも1つの最小コストの経路を決定するステップと、
d)ナビゲート可能区分の処理が行先領域からナビゲート可能区分に戻る逆探索の実行を含むステップと、
e)結果として得られた探索グラフにおいて、次に精細なレベルの少なくとも1つの領域に対して、所定の領域からの最小コストの各パスが次に精細なレベルの領域の集合の少なくとも1つの領域を通過するようにその集合を特定し、結果として相関行列を得るステップと、
f)結果として得られた探索グラフにおいて、自身とは異なる領域から更なる行先領域までのいずれのパスにも含まれず且つ従って「非通過区分」と考えられるナビゲート可能区分を特定し、後続ステップにおいて考慮されるナビゲート可能区分の数を減少するために後続ステップのためにそれら非通過区分を除去するステップと、
g)探索加速データの作成が前の全てのステップにおいて除去された非通過区分に探索加速データを割り当てるために相関行列を使用することを含むステップと、
h)地図データを生成するステップと、
が提供される。
電子地図にわたり経路探索を実行し、
電子地図のナビゲート可能区分を表す探索中に処理されたノードにおけるコストの算出において、それらノードに接続されたナビゲート可能区分が最小コストの経路の一部として印をつけられるかの評価を実行し、
そのようなナビゲート可能区分が存在する場合にそれらのナビゲート可能区分のみを探索するように構成されるナビゲーション装置が提供される。
・地図データに保持された情報を使用して電子地図にわたり経路探索を実行し、
・電子地図のナビゲート可能区分を表す探索中に処理されたノードにおけるコストの算出において、それらノードに接続されたナビゲート可能区分が探索加速データ内で最小コストの経路の一部として印をつけられるかの評価を実行し、
・最小コストの経路に関する更なる情報を提供する追加の探索加速データがノードから目的地までに存在するかに関する指標を前記地図データが含み、
・そのような最小コストのデータが入手可能である場合にそのような探索加速データを有するそれらのナビゲート可能区分のみを探索するように構成されるナビゲーション装置が提供される。
1.少なくとも一連の位置により構成されている測位データを生成するために1つ以上のナビゲーション装置を使用するステップと、
2.測位データを処理して時間と共に変動する速度プロファイルを生成することであり、生成された速度プロファイルが速度プロファイルを生成する測位データが発生したナビゲート可能区分と関連付けられるステップと、
3.ナビゲート可能区分の少なくとも一部に対して、所定の基準に対する時変関数を使用して、ナビゲート可能区分が各領域まで移動するための所定の基準に対するコストを最小限にするために経路の一部を含むかを少なくとも1つの領域、一般には各領域に対して示す探索加速データを生成するステップと、
4.地図データを生成するステップと、
を備える方法が提供される。
・ナビゲート可能区分に対応しない地図データに存在する区分
・間違った(不法な)方向の一方通行道路
・交通機関の形態によりナビゲート不可能な道路区分(例えば、自動車による運転性を考慮した時、歩行用ゾーン、歩道)
・非決定地点の道路区分(すなわち、道路区分から方向転換できない)。
1つの技術は、道路区分が最小コストの経路の一部を形成するかに関する評価に対して考慮されるネットワークのサイズを縮小することである。すなわち、ステップ1904で示すように、道路区分数を減少することにより算出を行うのにかかる時間が短縮される。
ネットワークの区分−ステップ1906
しかし、区分の実行前に以下のステップが行われる。
説明している実施形態において、複数のレベルのネストされた領域を提供するように区分が行われる。これについては、図6に例示的に示す。最も粗なレベル(0)がレベル1を提供するように細分され、レベル1が最も精細なレベルであるレベル2に細分される階層性が存在することは図6から明らかである。
・一般に、中間レベル=1はレベル0の領域毎に10個の領域を有する(すなわち、100x10)
・一般に、最も詳細なレベル=2は、レベル1の領域毎に5つの領域を有する(すなわち、100x10x5)
階層レベルを使用することは、必要とされる処理量を可能性として非常に減少させるため有利である。説明している本実施形態において、100x10x5個の領域(すなわち、5000個の領域)である。従って、平坦な構造において、同数の領域を有することは5000個の領域を参照するために本明細書で概略を示された方法を必要とする。しかし、本明細書で説明される実施形態において、これは適切なレベルのノードを参照することにより減少される。
・レベル1の各ノード領域IDはlog_2(10)ビット=4ビットを使用する
・レベル2の各ノード領域IDはlog_2(5)ビット=3ビットを使用する
・レベル0の各ビットベクトルは100ビット(100個の領域−現在の領域である1つの領域)を使用する
・レベル1の各ビットベクトルは10ビット(10個の領域−現在の領域である1つの領域)を使用する
・レベル2の各ビットベクトルは5ビット(5個の領域−現在の領域である1つの領域)を使用する
図6は、最も粗なレベルの領域600を示す。図中、領域600は6つの領域1〜6を提供する。これらの領域の各々は、領域600の粗なレベル内の破線により表されるように、更なる領域、本実施形態では9つのサブ領域に細分される。6つの粗なレベルの領域はより粗なレベルの領域と考えられてもよく、9つのサブ領域は、より粗なレベルに対する近傍領域にあるより精細なレベルの領域と考えられてもよい。説明している実施形態において、破線で提供された各領域が更に細分される更なる細分のレベルが使用され、これにより3つのレベルの区分を提供するが、これについては参照を分かりやすくするため図6には示さない(しかし、図6aに示す)。当然、他の実施形態はより多くのレベル(例えば、4つ、5つ、6つ、7つ又はそれ以上のレベル)又はより少ないレベル(例えば、1つ又は2つのレベル)を使用してもよい。
・現在の領域とRの中点との間のユークリッド距離
・本明細書の他の場所で説明される他のいずれかの距離
その後、開始領域に十分に近接する訪問先k領域毎に、含んでいる(k−1)領域を可視エリアに追加する。
厳密な閾値は、前処理の増加等の上述した悪影響を最も受けやすい首都圏の平均直径のような地図固有のプロパティに依存するため実験的調整を行われてもよい。非常に長い移動時間がかかるナビゲート可能区分(フェリー又は歩行用ゾーンに属する道路区分等)は隣接グラフの横断中隠蔽される。このように、可視エリアは同一領域に属する小さな列島又は単独の島に常に制限される。
(すなわち、自身の0レベル領域が常に存在するために省略されるため、レベル1領域no.15は可視エリアを示さない)
・28:5
(すなわち、レベル1領域no.28の可視エリアはレベル0領域no.5を含む)
・37:2、5、6
(すなわち、レベル1領域no.37は自身の可視エリアに3つの領域、すなわちレベル0領域no.2、5及び6を有する)。
(すなわち、レベル0領域no.1に対して、レベル1領域は21、24、27、41、42、43、51である)
従って、この例において、領域28が領域2の最も左側の列にないにも関わらず一覧表示されていることが分かる。例えばこれは、領域28が領域1への迅速なリンクを有しているために距離ではなく時間に関して考慮された時に近いからである。密接度は、環境性(最少のCO2等)等の他の計測値に対して判断されてもよい。
図6aは、図6と比較して採用されてもよいレベルの更なる詳細を示す。レベル0は、最も粗なレベルであり、レベルk−1と考えられてもよい。簡潔にするために、図6aにおいて、領域1〜4のみが示される(すなわち、602、604、606、608)。k−1領域の各々は、kレベル領域すなわちレベル1領域と呼ばれてもよい9つの領域(1〜9)に更に分割される。また、これらのレベル1領域の各々は4つのk+1レベル領域(すなわち、レベル2領域)に分割される。
ネットワークが領域の階層レベル(説明している実施形態においては3)に区分されると、ステップ1910において、それら領域の各々までの最小コストの経路を決定するために処理され、ビットベクトルは領域内の道路区分毎に作成される。従って、上述したように、いずれか1つの領域内の各道路区分は、他の各領域までの最小コストの経路の一部であるかを判定するためにコスト関数に関して解析される。ビットベクトルは、図7に示すように領域の全ての道路区分に対して生成される。図7は、理解しやすくするために簡素化されたビットベクトルを示す。
・領域に対応する全てのビットベクトルエントリを1度に算出する。最短のパス木は、境界上にあるナビゲート可能区分毎に逆グラフにおいて算出される。そのような方法は、各領域が並行に処理されることにより処理時間を短縮するため有利である。
・同様の最短のパス部分木の再計算を減少する。
・既に生成されたビットベクトルを再計算しない。
1.当業者には理解されるように、電子地図にわたる探索は有向非周期グラフ(DAG)により表される。このグラフ及び隣接するデータ構造(方向転換コスト及び長い範囲テーブル)が逆にされる。
本発明のいくつかの実施形態は、道路区分上にビットベクトルを設定するのに必要な目標領域の間の関係を格納する相関行列を使用する。最も精細なレベル以外の各レベルLにおいて、新しい相関行列が作成され且つ使用される。レベルLにおいて、行列の行は、レベル(L+1)領域により指標をつけられ、列はレベルL領域により指標をつけられ、各行列エントリは0個以上のレベル(L+1)領域の集合である。より低いレベルにおいて、殆どの行列エントリが空の集合と等しい。すなわち、行列は疎である。
探索ステップは、所定の道路区分(対)を根とする最短パスの有向非周期グラフを構築することから成る。これは、最短パス(すなわち、最小コスト)の計算に対して既知のダイクストラ法の一変形例を使用することにより達成される。従来、「最短」という用語が選択される。実際には、最小にされる目的関数が、例えば移動時間又は推定された燃料消費又は他で説明される他の因子のいずれかとして自由に選択される。
本発明のいくつかの実施形態は、単一の時間ではなく複数の期間においてネットワークにわたる最小コストの経路を示すビットベクトルを算出してもよい。道路ネットワークにわたる最小コストの経路は、交通密度の影響等により計時変化する可能性があることが当業者には理解されるだろう。従って、あらゆる1つのノードに対して、それぞれが異なる時間に対するものである2つ以上の最小コストパスが存在してもよい。本実施形態において、ビットベクトルは、最小コストパスが適用可能である場合に対して時間参照により符号化されない。ビットベクトルは、最小コストパスの一部であるとして又は一部でないとしてナビゲート可能区分を特定するために単純に設定される。従って、最小コストデータを使用して経路指定する場合、経路指定アルゴリズムはノードからの可能な全ての最小コストパスを考慮する必要がある。この処理については、図7aを使用して次に簡単に説明する。
区分方法により考慮される必要があるノード及び道路区分の数を減少するために地図に含まれたネットワークを縮小する方法について上述した。しかし、経路指定方法が削除された道路区分及びノードに対する経路を依然として生成できるようにするためには、縮小ステップで削除されたノードも更に考慮されるべきである。
上述したように、生成されたビットベクトルはサイズが大きいため、情報を圧縮するのが望ましい。本発明の実施形態は、これを種々の方法で実行してもよい。しかし、一実施形態は、ビットベクトルを圧縮、結合及び/又は相関し、その後ビットベクトルのハフマン符号化を行う種々の技術を利用する。
0000....(時間の49%)
1111....(時間の49%)
????....(時間の2%)
以下のようなより不均一な分布を有するようにハフマン符号化前のビットベクトルを操作するのが望ましい。
1111....(時間の19%)
????....(時間の2%)。
生成される必要があるビットベクトルの量を減少するために、本発明の実施形態は、以下の戦略のうちいずれか1つ以上を使用してもよい。
・最短近傍リストの長さ
・最長近傍リストの長さ
・全ての近傍リストを含むセクションのバイトオフセット。
一般に、本発明の実施形態で使用されるヘッダは小さく、従ってそのサイズを縮小するためにサイズを最適化する必要はない。一般に、全てが便宜上位置合わせされたバイト又は単語である。
・(4バイト)地図フラグ(機能をON又はOFFする。最初は0であるが、オプションの機能を追加する必要がある場合に後で使用される)
・(4バイト)地図中のノードの合計数
・(4バイト)地図中の道路区分の合計数
・(4バイト)ハフマン木セクションのバイトオフセット
・(4バイト)領域ブロブセクションのバイトオフセット
・(4バイト)領域ページ情報セクションのバイトオフセット
・(4バイト)ビットベクトルページ情報セクションのバイトオフセット
・(4バイト)可変サイズレコードセクションのバイトオフセット
・(4バイト)ビットベクトルページの最大ビット数(起動時にビットストリーム復号器に対して悪い例を事前に割り当てるために経路計画方法により使用される)
・(4バイト)平均ビットベクトルページサイズのビット数(ビットベクトルページ位置を補間するために使用される)
・(4バイト)最小ビットベクトルページデルタ(全てのデルタを>=0にするために使用され、ビットサインを格納することを回避する)
・(2バイト)ビットベクトル履歴の最大サイズ(起動時に履歴バッファを事前に割り当てるために経路計画方法により使用される)
・(2バイト)ページ毎の道路区分の最大数(現在使用されていない)
・(1バイト)このファイルのアポロレベル
・(1バイト)ビットベクトル毎のビット
・(1バイト)ビットベクトルページデルタ毎のビット(ビットベクトルページの固定サイズレコードのフィールド)
・(1バイト)ブロブ指標毎のビット(領域ページ情報の固定サイズレコードのフィールド)
・(1バイト)領域数毎のビット(領域ページ情報の固定サイズレコードのフィールド)
・(1バイト)非自明なビットベクトルブロック毎のビット
・(1バイト)領域ノードページサイズのlog_2()
・(1バイト)ビットベクトルページサイズのlog_2()
・(1バイト)ローカル領域IDを符号化するためのハフマン木の数
・(1バイト)ビットベクトル履歴符号を符号化するためのハフマン木の数。
・各ノードの周囲の道路区分数を符号化するためのハフマン木。小さく、10個ほどの符号がレベル0のファイルにのみ存在する)
・非自明なビットベクトルのブロックを格納するためのハフマン木。最大のハフマン木であり、大きい程、圧縮に適切であるが、経路計画方法で必要とされるメモリは多くなる(経路計画方法でのメモリの使用量と地図圧縮との間のトレードオフの関係)。
図8のファイル形式の他の部分より小さいが、領域ID806は、図11に例示するように圧縮されてもよい。ここで、使用されるデータ量を減少するために、地理的相関が使用されてもよい。
領域配列は、ページの全ての可能な領域リストを符号化する。領域IDのリストが重複してもよい領域IDの単純な配列である。そのサイズは、リストが重複するため小さい。領域配列については、領域ページ情報の節で更に説明される。
領域ページテーブルの領域IDのリストを指定するには、領域ページ情報テーブルの固定サイズレコードの2つのフィールドを使用する。
・領域リストの配列へのオフセット(ここで領域のリストが開始する)
一実施形態において、これについては図9で説明する通りである。
近傍領域セクションの符号化(近傍領域についは、図6及び図6aに関連して説明する)
このセクションは、所定のレベルLの領域階層毎に、より詳細なレベルL+1の近傍領域のリストを符号化する。例えば、レベルL=1の領域3.9は、レベルL=2において近傍領域のリスト、3.5.4、3.6.3、3.6.4、4.7.1、4.7.3を有してもよい。他で説明するように、近傍領域のリストは、各副ファイルを生成するのに使用される前処理の速度を向上するために使用されてもよい。
このセクションは、レベル0の副ファイルでのみ符号化される。これは、レベル0の各領域のビットを再順序付けし且つ結合するのに使用される2次元テーブルを符号化する(ビットベクトルを効率的に符号化するために、結合及びビット再順序付けについて本文献において以下に更に説明する)。ビットベクトルのビットの再順序付け及び結合は、ビットベクトルのハフマン符号化を最適化するために行われる。このテーブルは、以下が分かっている場合に復号化するビットベクトルにおけるビット位置を見つけるために経路計画方法により使用される。
・元の到着ビット指標(すなわち、ビットベクトルのビットを分離した後のビット指標)
2次元テーブルの2つの指標は以下の通りである。
・行先ビット指標(目的地の領域)
このセクションは2つのサブセクションから成る。
テーブル810は固定サイズレコードを含む。出発ノードIDは2nのページにグループ化される。
式中、avg_page_sizeはヘッダに格納された平均ページサイズのビット数である(精度を向上するために可能性として固定点における)。データのオフセットは、以下のように計算される。
式中、min_deltaは全てのページ(ヘッダに格納された)に対する全てのデルタフィールドの最小値であり、デルタは、ページに格納された符号なしフィールドである。min_delta値は、全てのデルタフィールドが正の値であること(格納するビット符号はない)を保証する。
ノードの領域ID1002は、各ノードの周囲の道路区分数1000の符号化の直後に可変サイズレコードに符号化される。前処理において生成されたビットベクトルを使用して経路指定を行うために、一般に所定のノードに対する全てのレベルの領域ID1002にアクセスする必要があり、全てのレベルの領域IDは、レベル毎に異なるファイルに分割されるのではなく互いに近接して同一ファイルに格納される。
ノード#1:local_region_id_level_0 local_region_id_level_1 local_region_id_level_2
ノード#2:local_region_id_level_0 local_region_id_level_1 local_region_id_level_2
...
ノード#15:local_region_id_level_0 local_region_id_level_1 local_region_id_level_2
更に、以下の通りである。
各可変サイズレコードは、ページのノードの周囲の全ての道路区分に対するビットベクトルを含む。ビットベクトルは、3つ以上の連結された線(道路区分)を有するノードの周囲でのみ符号化される。1つ又は2つの連結道路区分を有するノードの場合、経路指定方法は、それらのノードにビットベクトル値111...111を黙示的に与えられる。
・自明なビットベクトル111...111に対する符号1
・符号2、すなわちページでまだ遭遇していない非自明なビットベクトルを示す符号。この場合のみ、新たに遭遇したビットベクトルを符号化するために他のハフマン符号が後続する。
・Nビットのブロックによりn個の領域に対するビットベクトルを符号化するためのいくつかのハフマン符号(N及びnは地図ヘッダで与えられる)。例えば、100個の領域(99ビットのビットベクトル)を11ビットのブロックを使用して符号化することは、9個のハフマン符号(9x11=99)を符号化することを必要とする。
ベネルクスを254個の領域(1つのレベル)に符号化する場合のファイル形式に対する詳細な統計を示す。以下の入力パラメータを使用した。
ビットベクトルページ毎のノード数:2^4=16
領域ページ毎のノード数:2^9=512
統計は、地図のサイズに関して地図形式の概念を与え且つ実データに関する地図形式の記述を示すために提供される。
−−−グローバル統計カウンタ:
ノード数.......................1598632
線の数........................ 1598632(100.000%)
1つの線を有するノードの周囲の線をスキップする... 220180( 13.773%)
2つの線を有するノードの周囲の線をスキップする... 727138( 45.485%)
−−−レベル=[0]の統計:
地図カウンタ......................87437736(100.000%)
符号化された自明なarpフラグ000...000... 1310914( 31.651%)
符号化された自明なarpフラグ111...111... 913348( 22.052%)
履歴中の符号化されたarpフラグ........... 362432( 8.751%)
履歴中にない符号化されたarpフラグ......... 607717( 14.673%)
否定ブロック.................... 235171( 5.678%)
地図のサイズ(ビット).................87437736(100.000%)
グローバルヘッダ................... 496( 0.001%)
ハフマン木...................... 28808( 0.033%)
領域ブロブ...................... 52664( 0.060%)
領域ページ情報.................... 56216( 0.064%)
arpフラグページ情報................ 2497880( 2.857%)
可変サイズレコード..................84801672( 96.985%)
ノードの周囲の線の数................ 2847844( 3.257%)
ノード領域ID................... 2112451( 2.416%)
arpフラグ....................79841370( 91.312%)
自明な符号000...000........... 1689322( 1.932%)
自明な符号111...111........... 1826696( 2.089%)
履歴中で見つけられた符号............. 1668053( 1.908%)
履歴中で見つけられない..............74657299( 85.383%)
履歴中で見つけられない符号........... 1463183( 1.673%)
否定ビット................... 607717( 0.695%)
ブロック....................72586399( 83.015%)
全てのサイズはビット単位である。地図の合計サイズは、87,437,736ビット(10,929,717バイト)である。
このセクションは、ベネルクスを255個の領域に符号化する(すなわち、上記で示した地図データに対して)場合のハフマン木に対する統計を与える。
−−−[ハフマン木:Nr本の線]−−−
ビット: 1 値: 3 符号 0
ビット: 2 値: 2 符号 10
ビット: 3 値: 1 符号 110
ビット: 4 値: 4 符号 1110
ビット: 5 値: 5 符号 11110
ビット: 6 値: 6 符号 111110
ビット: 7 値: 7 符号 1111110
ビット: 7 値: 8 符号 1111111
殆どのノードは3つの連結道路区分を有するが、ハフマン木の第2及び第3の位置において、2つ又は1つの連結道路区分を有するノード(決定ノードではない)を見つける。
自明なビットベクトルのブロックを格納することが圧倒的に大きな地図のサイズを占める(ベネルクスの255個の領域の例において83.015%)ため、これは最大のハフマン木である。
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 6 値: 1 符号 100000
ビット: 6 値: 2 符号 100001
ビット: 6 値: 4 符号 100010
ビット: 6 値: 8 符号 100011
ビット: 6 値: 16 符号 100100
ビット: 6 値: 32 符号 100101
ビット: 6 値: 64 符号 100110
ビット: 6 値: 512 符号 100111
ビット: 6 値:1024 符号 101000
ビット: 7 値: 128 符号 1010010
ビット: 7 値: 256 符号 1010011
ビット: 7 値: 384 符号 1010100
ビット: 8 値: 5 符号 10101010
...大きすぎるため中略...
ビット: 24 値:1534 符号 111111111111111111111011
ビット: 24 値:1717 符号 111111111111111111111100
ビット: 24 値:1741 符号 111111111111111111111101
ビット: 24 値:1830 符号 111111111111111111111110
ビット: 24 値:1973 符号 111111111111111111111111
全て0から成るブロックを格納することは、頻度が最も高いパターンであり、上記ハフマン木に従って1ビットのみに符号化される(これは、自明なビットベクトル000...000がブロックにより符号化されないが、ブロックの50%以上が値0を符号化することを意味する)。これは、殆どの非自明なビットベクトルが以下のいずれかを含むためである。
・殆どが1(及びいくつかの0)
符号化方式は、殆どが1であるビットベクトルに否定演算(〜)をし、最終的にビットベクトルのブロックを符号化することは、主に、000...000を含むブロックを1ビットにのみ符号化する。次に頻度の高いブロックは、1ビットのみが設定されるブロックである(1、2、4、8、16、32、64...)。これらのブロックは同程度の頻度を有するため、同一(又はほぼ同一)のビット数を有する。
領域のリストが頻度により各ページに格納されるため、ローカル領域ID0を格納することは他の場所の領域IDより少ないビット数(実際には1ビットのみ)を利用する。種々のハフマン木は、3つの領域、4つの領域、5つの領域等を含むページに対応する。
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 2 値: 2 符号 11
−−−[ハフマン木:Regions_1]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 3 値: 3 符号 111
−−−[ハフマン木:Regions_2]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 4 値: 3 符号 1110
ビット: 4 値: 4 符号 1111
−−−[ハフマン木:Regions_3]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 4 値: 3 符号 1110
ビット: 5 値: 4 符号 11110
ビット: 5 値: 5 符号 11111
...以下略...。
符号0(自明なビットベクトル000...000を意味する)は、頻度が最も高い(且つ殆どの場合、1ビットにのみ符号化される)。符号1(自明なビットベクトル111...111は、次に頻度が高い(且つ1ビットにのみ符号化される)。次に頻度が高い符号(2)は、ブロックにより符号化された非自明なビットベクトルに対するものである。他のコード(>2)は履歴中に見つけられるビットベクトルに対するものである。
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 2 値: 2 符号 11
−−−[ハフマン木:ArpFlag_1]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 3 値: 3 符号 111
−−−[ハフマン木:ArpFlag_2]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 4 値: 3 符号 1110
ビット: 4 値: 4 符号 1111
−−−[ハフマン木:ArpFlag_3]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 4 値: 3 符号 1110
ビット: 5 値: 4 符号 11110
ビット: 5 値: 5 符号 11111
−−−[ハフマン木:ArpFlag_4]−−−
ビット: 1 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 10
ビット: 3 値: 2 符号 110
ビット: 4 値: 3 符号 1110
ビット: 5 値: 4 符号 11110
ビット: 6 値: 5 符号 111110
ビット: 6 値: 6 符号 111111
−−−[ハフマン木:ArpFlag_5]−−−
ビット: 2 値: 0 符号 0
ビット: 2 値: 1 符号 01
ビット: 2 値: 2 符号 10
ビット: 4 値: 3 符号 1100
ビット: 4 値: 4 符号 1101
ビット: 4 値: 5 符号 1110
ビット: 5 値: 6 符号 11110
ビット: 5 値: 7 符号 11111
...以下略...。
図8に示したファイル形式を制御し且つ地図のサイズに影響を及ぼす入力パラメータが多く存在する。パラメータを微調整することは、パラメータに依存する伸張の速度又はメモリ使用量と地図のサイズとの間のトレードオフの関係となる。
・ビットベクトルページサイズ
・ビットベクトルブロックサイズ
・ビットベクトルハフマンコーデック数
・領域ハフマンコーデック数。
値 地図のサイズ(ビット)
4 35548192
5 33648792
6 32290344
7 30853616
8 31103200
9 30436696(デフォルト)
10 30051792
11 29266784
12 28934696。
値 地図のサイズ(ビット)
2^1 55563944
2^2 42502936
2^3 34898840
2^4 30436696(デフォルト)
2^5 27389952
2^6 25165032
2^7 23635936
ページサイズを増加することは、地図をより適切に圧縮するのを助長する。しかし、ランダムな道路区分のビットベクトルにアクセスするにはページ中の全ての道路区分を復号化する必要があるため、大きなページは経路指定方法によりデータをファイル形式に伸張することを遅くする。上記テーブルはこのことを示す。
値 地図のサイズ(ビット)
1 30866920
2 30748024
3 30634168
5 30504504
7 30467944
9 30436696(デフォルト)
11 30423688
ビットベクトルハフマンコーデックの数を増加することは、圧縮を僅かに向上させるのを助長し、これを上記テーブルに示す。ハフマン木はいずれの場合も小さいため、値を増加することに対する欠点はほぼない。9個(デフォルト値)を上回ってハフマン木を増加しても大きな改善は得られない。このパラメータを増加することは、ビットベクトルページが大きいほど効果的である可能性がある。
ビットベクトルはパターンを有する。これらのパターンはソース領域(すなわち、ビットベクトルが格納されるノードの領域)毎に大きく異なる。Nビットのビットベクトルを格納するためのビット数は、ソース領域毎に小さな変換テーブルを格納することにより減少される。これらのテーブルは、この節で更に説明される2つの関数を実行する。
・ビットの再順序付け
概念は、以下のように直感的に理解される。スペインの場合、スウェーデン(行先領域スウェーデンに対してビット=1)に通じている道路区分は、ノルウェー(すなわち、目的地ノルウェーに対するビットも1)に通じている可能性が高いことは明らかである。別の道路区分がスウェーデン(ビット=0)に通じていない場合、その道路区分は殆どの場合においてノルウェーにも通じていない。従って、スペインの場合、行先領域スウェーデン及びノルウェーに対するビットベクトルのビットの値はほぼ常に等しい。実際には、ビットの値は多くの行先領域に対して常に厳密に等しい。どのビットがどのビットに相関しているかは、出発領域に大きく依存する。
式中、Nは領域数である。この数は、領域数が多い場合に大きくなる。全てのビット相関を計算することは、図8に示したファイル形式を生成する方法の最も遅い部分である。方法の複雑さはn*N*Nであり、nはビットベクトル数であり、Nは領域数である。各領域のビット対(すなわち、ビットベクトルの個別の列の対)毎に3次元テーブルを計算する。
テーブルの各エントリは、以下をカウントする4つのフィールドから成る構造を含む。
・fromRegionIdの全てのビットベクトルにおけるbitI=0及びbitJ=1の回数
・fromRegionIdの全てのビットベクトルにおけるbitI=1及びbitJ=0の回数
・fromRegionIdの全てのビットベクトルにおけるbitI=1及びbitJ=1の回数
計算するためのプロセッサの時間に関して高価である(且つ従って遅い)が、出発領域毎にビット相関を計算することは他の出発領域から完全に独立しているため、この処理は容易に並列化できる。
いくつかのビットが完全に相関される場合(すなわち、常に全て0又は全て1)、どの情報も損失することなくそれらのビットを1ビットのみに結合できる。所定の領域において「グループ」として完全に相関されるビットの集合を参照すると、所定の領域のビットベクトルはいくつかのグループから成る。Nビットのビットベクトルがn個のグループから成る場合、Nビットのビットベクトルを符号化することはnビット+各領域において等しいビットを示す小さなテーブルを使用する。
最小グループ数 平均グループ数 最大グループ数
255個の領域のベネルクス 12 84 152
300個の領域のベネルクス 13 90.017 163
従って、255個の領域を有するベネルクスの例において、12個のグループのみを有する少なくとも1つの領域が存在する(すなわち、ハフマン符号化の前であっても(及びハフマン符号化の後であっても)255ビットのビットベクトル(すなわち、ビットベクトルが領域数と同一の長さである)を符号化するのに12ビットだけ必要とされる)。
regionId=[3]は[18]個のグループを有する。
元のビット 結合されたビット
0 0
1 1
2 1
3 0
4 0
5 3
6 2
7 1
8 2
9 2
10 3
11 0
12 3
13 1
14 1
ビットを効果的に結合することは、近傍の行先領域及び図13に示すように出発領域から同一角度の扇形内にある行先領域をグループ化することである。
出発領域 −> 結合されたビット
1 −> 57
2 −> 93
3 −> 18
4 −> 12
5 −> 63
6 −> 75
...中略...
251 −> 21
252 −> 46
253 −> 117
254 −> 80
方法は正確である(ヒューリスティックではない)。従って、理想的なビットのグループ数が分かる。
いくつかの実施形態において、上述したようにビットが結合されると、ビットは再順序付けされてもよい。ビットの再順序付けは、符号化するビット数(ハフマン符号化前の)を減少しないが、ハフマン符号化をより効率的にすることを助長し、従って地図のサイズを縮小する。ビットの再順序付けは、ビットベクトルハフマン符号における別個の符号の数を減少することを更に助長し、従ってハフマン木に要求されるメモリを減少する。
・11ビット未満が残っている時に別のハウマン符号を使用する最後の1つのブロック
以下の図は、2つの領域(結合後、異なるビット数を有する)のビットベクトルを有するブロックによりハフマン符号化するビットを示す。
この節では、データを更に圧縮するために更なる実施形態において使用されてもよい最適化について説明する。
ページ情報は、各ビットベクトルページの開始オフセットを見つけるために使用されるデルタフィールドを格納する。デルタフィールドは、オフセットの線形補間を使用して格納される。しかし、小さなノードID(レベル0、高速自動車道路)の周囲のビットベクトルがより大きいノードID(レベル5、行先道路)の周囲のビットベクトルより多くのビットを必要とするため、オフセットはそれ程線形ではない。図15のグラフは、300個の領域を含むベネルクスの地図に対するデルタフィールドを示す。
上述したように、ビットベクトルが重要な道路(多くの非自明なフラグ)及びあまり重要でない道路(多くの自明なフラグ)に対して異なるため、ページオフセットに対する補間は正確でない。補間をより線形にする1つの単純な方法は、種々のネットワークレベルのページをインタリーブすることであり、これは本発明の実施形態において使用されてもよい。
#0
#1
#2
#3
#4
・・・
#n−3
#n−2
#n−1
より効率的である可能性のある他の実施形態において、以下のようにインタリーブして格納できる。
#0
#n−1
#1
#n−2
#2
#n−3
#3
#n−4
・・・
ページ#xにアクセスする(例えば、経路計画アプリケーションにより)ために、ページはページ#x’をロードすることによりアクセスされる。
・x’ = 2 * (x − (n − 1)) (xが奇数の場合)
このような一実施形態は、ページ毎に数ビットずつ指標付けのサイズを縮小するため有利である。しかし、データは、キャッシュするためにより不適切にグループ化される可能性があるため、データアクセスを遅くする可能性がある(ファイルシステムキャッシュにおいてヒット数が少なくなる)。
領域IDは、末端のノード及び2つの連結道路区分を有するノードに対して格納される必要はない。これらのノードは経路指定に対して無視される。これらのノードのうちの1つに行くことは、近傍の決定ノードに行くことに変換される。
地図データを見ると、自明なビットベクトル000...000又は111...111のみを含むビットベクトルページが多く存在する。いくつかの実施形態は、ページに印をつけるためにそれらページ毎に1ビットを格納してもよく、そのビットベクトルが000...000であるか又は111...111であるかを示すためにビットベクトル毎に単一ビットのみ必要とするため、ビットベクトルをそれらのページに格納することはより効率的になる。これは、自明なビットベクトルのみを含むページのサイズを縮小するだけでなく、非自明なビットベクトルを有するページに対してビットベクトル符号のハフマン木をより適切に最適化する(これらの符号の頻度のパーセント値が非常に増加するため、非自明なベクトルを示すためのビット数は減少される)。より精細なネットワークレベル(例えば、レベル3)において、殆どのページは自明なビットベクトルのみを含むため、約半分のページにおいてページ毎に1つのビットベクトルのみが存在する可能性がある。
上述したように、いくつかの実施形態は、1つ又は2つの連結道路区分を有するノードに対するビットベクトルを格納しなくてもよい。しかし、他の実施形態は、より積極的であってもよく、決定ノードの周囲のビットベクトルのみを格納する概念を一般化してもよい。
isDecisionNode=(lineCount>=3)&&(lineGoingOutCount>=2)
式中、lineCountは、経路指定不可能な線の種類(鉄道、基準線)を無視し、双方向に閉じた線を無視し、且つ通り抜け禁止道路(住宅エリア)を無視するノードに連結された線の合計である。lineGoingOutCountは、ノードを出るために利用するのに合法であるノードに連結された線の数である。
・道路の順方向/逆方向の流れ(道路区分フラグに格納される)
・道路区分フラグの通り抜け禁止属性(通り抜け禁止道路区分はいずれのビットベクトルも有さない)
いくつかの実施形態において、非決定道路区分を無視することは、約40%の道路区分を廃棄できる。このパーセント値は、地図に関係なく非常に安定していることが分かっている。自明なビットベクトルを主に除去するため、ビットベクトルの40%の符号化を回避することは利点であるが、節約される地図のサイズは40%未満である。
a−−<−>−−b−−<−>−−c
この例において、(b)は双方向にナビゲート可能である2つの道路区分に連結される。<=2個の連結道路区分が存在するため、(b)は決定ノードではない。
a−−>−−b−−<−>−−c
|
^
|
d
この例における矢印>は、フローの合法な方向を示す。出口が1つのみ存在するため、(b)は決定ブロックではない。従って、(b)の周囲のいずれの道路区分もビットベクトルを必要としない。
a−−<−>−−b−−<−>−−c
|
^
|
d
(b)は、(d)から来る場合に選択肢があるため決定ノードである。すなわち、経路指定は(a)又は(c)に向かって継続可能である。
ノードが3つの連結道路区分を有し、最初の2つの復号化道路区分が以下のビットベクトルを有すると仮定する。
00000000000000000000
第3のビットベクトルは、以下の通りであるため符号化される必要はない。
これは、ノードaの周囲の道路区分のビットベクトルがこの順序で現れる場合にのみ動作可能である。すなわち、全てのビットベクトルが000...000であり、最後のビットベクトルが111...111である。実際には、これはより精細なレベル(例えば、レベル3)のネットワーク(殆どの道路区分が存在する)において非常に頻繁に現れると考えられる。
00000000000000000010
第3のビットベクトルは、未知であり且つ何らかの方法で符号化される必要がある2ビット以外の全てのビットを1に設定できる。
上記例において、殆どのビットが既知であるため、ビットベクトル全体を符号化するより効率的に2つの未知のビットを符号化するためにこの情報を使用できるべきである。従って、この例において、2ビットを符号化すればよい。
00000000000000000110
00000000000000000010
ORビットマスクは以下の通りである。
ノードの周囲の符号化する第3の最後のビットベクトルを以下の通りとする。
極めて稀な11111111111111111001のハフマン符号を符号化する代わりに、符号器は、以下の場合に他のあらゆる符号(otherCode)を自由に符号化できる。
この例において、otherCode=0000000000000*0000000は、以下が成り立つために適格である。
00000000000000000000の頻度がより高いため、00000000000000000000を符号化することは、11111111111111111001を符号化するより非常に効率的である。復号化は、ビットベクトルを復号化する時は常にビットマスク(又は動作)を計算し且つ最後に復号化されたビットベクトルにビットマスクを適用すればよいため、復号化は速い。
=〜00000000000000000110 & 00000000000000000000
=11111111111111111001
この最適化は、ノードの周囲の道路区分が最後の領域において殆どが1であるビットベクトルの道路区分を有するように格納される場合に適切に動作する。しかし、これは困難である。
領域のレベルに加えて、地図データ内の道路区分は道路区分レベルに従って分類される。出発ノードの周囲において道路区分ネットワークレベルとビットベクトルとの間には強い相関性がある。すなわち、一般に別の領域までの経路指定は、高速自動車道路等の高いレベルの道路区分ネットワークを利用するのを好む。最も重要な道路区分ネットワークレベルは、高速自動車道路レベルである可能性が高く、これはレベル1であってもよい。
|
|
1=======2=======3
線(2)−>(1)は、ネットワーク4(重要)にある。
線(2)−>(3)はネットワーク5(あまり重要でない)にある。
線(2)−>(3)はネットワーク5(あまり重要でない)にある。
2 1 ????????????
2 3 ????????????
3 4 000000000000。
経路指定は、目的地又は出発地に近接する場所以外ではネットワークレベル5等の非重要道路区分ネットワークレベルをほぼ通過しない。従って、レベル5のビットベクトルを格納しないことが可能であり、従ってレベル5の道路区分数が多くても経路指定への影響は最小である。殆どの場合の経路指定は、いくつかの更なる重要な道路区分ネットワークレベルに迅速に到着するため、経路の開始又は終了において最も重要でないネットワークレベルの道路区分を殆ど探索しない。これらのノードに関する探索加速データは、最も重要でないネットワークレベルに戻るナビゲート区分をスキップし且つより重要なネットワークレベルに通じるか又は入るナビゲート区分を使用するようにルータにほぼ常に伝える。目的地が依然として遠い場合に最も重要なネットワークレベルが使用されるため、このことは、そのネットワークレベルにおいて当てはまる。
これは、不可逆圧縮方式である。
・現在のビットベクトルページの履歴で既に見つけられたビットベクトル(より効率的に符号化されるため)
ビットベクトルにおいて0を1に変換することは経路指定結果に影響を及ぼさず、経路指定がより多くの道路区分を考慮するようにすることにより遅くなるだけである(最速経路の一部になるように設定されるため)。しかし、特に経路指定の速度に関して性能への悪影響が小さく、地図の節約が大きい場合、本発明のいくつかの実施形態はこの方法を採用してもよい。
図15は、従来のA*探索方法により探索された複数の道路区分と共に開始ノード1602及び行先ノード1604を有し且つあるエリアを範囲に含む地図1600を示す。選択された経路を点線1606で示す。
・これらのノードにおける退出道路区分に対するビットベクトルの割り当て
地図のロード
一貫性検査
地図データがロードされる場合、副ファイルの集合は地図ディレクトリに存在すべきであり、存在しない場合、復号器は経路探索が探索加速データなしで実行されるように探索加速データを非アクティブにする。データ完全性を保証するのを助長するいくつかの検査がある。これを一覧表示する。
・「ビットベクトルページ」(以下に説明する)毎のノード数
各副ファイルには、以下を特定するチェックサムが存在する。
・全体の地図
これらは、所定の電子地図に対して関連付けられた副ファイルに対して正確であるべきである。上記検査のいずれかが失敗した場合、探索加速データプロパティはこの地図に対してアクティブにされない。
復号器は、外部メモリの実現例の副ファイルを読み出す。これは、ビットベクトル副ファイルのコンテンツがメモリに完全にロードされず、必要に応じてのみ読み出されることを意味する。しかし、ある一般的なデータは最初にメモリにロードされ、地図がロードされる限りそこに保持される。
各副ファイルは、図8〜図10に関連して上述したデータを含むヘッダセクションで開始する。この情報は、副ファイル毎にメモリに格納される。
副ファイルは、いくつかのハフマン木の定義を含む。ハフマン木の各定義は、特定のハフマン符号化の完全な記述を与え、副ファイルビットストリームの一部を元のデータに復号化するために(すなわち、副ファイルのビットシーケンスを数字又は他のある特定の値に復号化するために)後で使用される。以下のハフマン木の定義は、各副ファイルから読み出され且つメモリに保持される。
・ビットベクトルに対して復号化方法を選択するためのいくつかのハフマン木。これらの木の数はヘッダで指定される。その使用については以下に説明する。
最も精細なレベル以外の各レベルにおいて、副ファイルは近傍リストを符号化する。レベルkにおける領域の近傍リストは、レベルk領域の近傍領域と呼ばれる0個以上のレベル(k+1)領域のリストである。レベルkの副ファイルの近傍リストセクションは以下の2つの部分を有する。
副ファイルは、例えば結合及び再順序付け等により圧縮形式でビットベクトルを格納する。レベルkの副ファイルは、ブロックにより符号化されたビットベクトルを伸張するのに使用される領域再マッピングテーブルを有する。これは以下の2つの部分から成る。
復号器は、出発位置から行先ノードの集合までの経路探索を加速するために使用される。(目的地が2つ以上のノードから成る一例は、全体の道路の広がりが目的地として使用される場合である。)行先ノードは1つ以上の目標領域の集合を規定する。
残りの説明は、目標領域の集合が設定されたと仮定する。復号器の特徴は、道路ネットワークのノードIDを仮定すると、このノードを出る道路区分にわたり指標をつけられるビット配列(このノードに対するビットベクトル及び所定の目標領域)を返す関数である。ノード及びあるノードにおける道路区分の順序付けは、地図により規定される。ビット値が0である場合は必ず、これは対応する道路区分が探索中に無視されることを意味する。(通常、これにより探索空間は大きく減少され、従って探索の実行時間が短縮される。)
少数のノードの場合、領域情報もビットベクトルデータも副ファイルに格納されない。これらのノードに対して、復号器は全てのビットが1であるビット列を返す。(これにより、経路探索がこのノードにおける道路区分をスキップすることを防止する。)復号器は、これが所定のノードに当てはまるかを示すブールクエリ関数を有する。更に所定のノードが先に固定された目標領域の1つに配置されるかを示すブールクエリ関数が存在する。目標領域のノードに対して復号器により返されたビットベクトルは、ここでも全てのビットが1であるビット列である。これらのブールクエリ関数は経路探索における最適化のために使用される。
ページ毎の平均バイト数は、副ファイル毎に副ファイルのヘッダに格納される。これは、ページ指標を平均サイズと乗算することによりページのバイトオフセットを近似するために使用される。修正項は、ページ指標により指標をつけられたテーブルに格納される。このテーブルは、副ファイルの別個のセクションに格納される。ページがクエリされると、修正項は、テーブルでルックアップされ且つ近似ページオフセットに加算され、それにより副ファイルにおけるページの位置が与えられる。
キャッシュ
ページが初めてクエリされる場合、ページのノードに対するビットベクトル列は復号化され(固定の目標領域集合に関して)且つキャッシュされる。次に同一ページのノードに対してデータがクエリされると、キャッシュされたデータはいずれの副ファイルにもアクセスせずに使用される。復号化されたビットベクトルのビット列の特別なマーカビットは、ノードが非情報ノードであるかを記憶するために使用される。
いわゆるページ符号ビットは、ページの全てのノードが同一の領域IDを有するかをページ毎に指定する。ページ符号はレベル毎に1ビットを含むが、全てのビットは、レベル0の副ファイルのページ開始時にのみ共通のハフマンシンボルとして格納される。
上述したように、各ページは固定のノード数に対する情報を含む。このノード数は、各副ファイルのヘッダに格納される。ページの開始時(又はレベル0の場合はページ符号の後)、ページはページの各ノードに対する退出道路区分数を一覧表示する。退出道路区分数が0である場合は常に、これは対応するノードに対して情報が全く格納されていないことを意味する。ページが復号化される間、数字は一次配列に格納される。
領域の復号化
道路区分数セクションの後、領域セクションが続く。ノードの領域は、レベル毎に1つである領域IDのシーケンスにより与えられる。特定のレベルの領域IDは、対応する副ファイルに格納される。復号器は、ページの全てのノードに対して全てのレベルの領域を読み出す。ノードに対して情報が格納されていない場合(すなわち、ノードの道路区分数が0である場合)、領域情報は空のままである。復号器は、0より大きい道路区分数を有する第1のノードに対する領域IDシーケンスを読み出す。全ての領域IDが所定のレベルで同一であるとそのレベルのページ符号が指定する場合、そのレベルにおいて、同一の領域IDが全てのノードに対して設定される。指定しない場合、対応するレベルの領域IDが正の道路区分数の全てのノードに対して読み出される。この処理の終了時、復号器はページの全てのノードに対する完全な領域IDシーケンスでテーブルを埋めている(いくつかのシーケンスは空であってもよい)。
関連するビット位置の集合の検索
所定のノード及び目標領域に対して、特定のレベルの特定のビットは、そのノードを出る道路区分に対するビットベクトルのビットの値を判定する。2つ以上の目標領域がある場合、結果として得られるビットの論理和がとられる。ノード毎に、復号器は関連するビット位置の集合を計算する。関連するビット位置の集合は、そのノードの退出道路区分毎に同一である。これは、ノードの領域及び目標領域の集合にのみ依存する。目標領域が1つだけ存在する場合、1つのレベルにおいて関連するビット位置は1つだけ存在する。換言すると、他のレベルで格納された情報は、このノードに関しては無視される。2つ以上の目標領域がある場合、関連するビット位置の一部は一致するため、最大で存在する目標領域と同数の関連するビット位置が常に存在する。以下において、復号器が1つの目標領域に対する関連するビット位置を判定する方法について説明する。2つ以上の目標領域がある場合、関連するビット位置は、同様に見つけられ、1つの集合に組み合わされる。
固定の目標領域の集合を仮定すると、ページの各ノードのビットベクトルは退出道路区分毎に1ビットから成る。ノードの道路区分数が0である場合(すなわち、ノードが非情報ノードである場合)、各ビットは、そのノードに対して更に復号化を行わずに1に設定される。ノードが目標領域の1つに配置される場合、ここでもビットベクトルは全て1である。この場合、符号化データは、後続するノードに対するデータを復号化するためにスキップされる必要がある。
探索方法に関する注釈
従来のダイクストラ及びA*探索方法は探索木を生成し且つ従って木探索の例と呼ばれてもよいが、所定のナビゲート可能区分を根とする一般的な経路探索は探索が実行されるネットワークのサブネットワークを構成する有向非周期グラフを一般に生成してもよいこと、並びにその有向非周期グラフに含まれたいずれの所定のナビゲート可能区分に対してもその区分と探索の根との間に1つ以上の最小コスト経路が存在することが当業者には理解されるだろう。従って、探索木又は木探索に関して説明する場合、この概念は探索の結果として得られる有向非周期グラフに一般化される。
Claims (15)
- それぞれが電子地図によってカバーされるエリアにおいてナビゲート可能な経路の区分を表す複数のナビゲート可能区分を含む前記電子地図を処理するために、少なくとも1つの処理装置を用いて、前記電子地図にわたって経路を計画する際の速度を向上するように構成された探索加速データを含む地図データを作成する方法であって、
前記処理装置が、
前記電子地図を複数の領域に分割する工程と、
前記電子地図の領域内で前記複数のナビゲート可能区分の少なくともいくつかに対してビットベクトルを生成するために前記複数のナビゲート可能区分を処理する工程であって、前記ビットベクトルは複数のビットを含み、それぞれのビットが前記ナビゲート可能区分が他の前記領域の1つへの最小コストの経路の一部であるかどうかを示す工程と、
前記探索加速データを圧縮するために前記領域に対する生成された複数の前記ビットベクトルを処理する工程であって、当該圧縮は複数の前記ビットベクトルの複数の前記ビットの相関性を計算し、前記計算した相関性に従って前記複数のビットを結合する工程と
を実行することを特徴とする方法。 - 前記圧縮は、さらに、前記計算した相関性に従って複数の前記ビットベクトルの複数のビットを再順序付けすることを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記圧縮は、さらに、複数の前記ビットベクトルをハフマン符号化することを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 各ナビゲート可能区分がそれぞれの階層レベルの少なくとも1つの領域に分類されるように、前記電子地図が複数の階層化領域へ分割されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法。
- 時変関数が少なくともいくつかのナビゲート可能区分、一般的には各ナビゲート可能区分に関連付けられ、
前記時変関数は、前記ナビゲート可能区分が複数の異なる時刻での他の複数の前記領域の1つへの最小コストの経路の一部であるかどうかを決定するために使用されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。 - 前記生成されたビットベクトルの前記複数のビットのそれぞれは、前記ナビゲート可能区分が前記複数の異なる時刻での他の複数の前記領域の1つへの最小コストの経路の一部であるかどうかを示すことを特徴とする請求項5に記載の方法。
- ナビゲート可能区分に関連付けられる前記時変関数は複数の時間間隔での前記ナビゲート可能区分の平均速度を表すことを特徴とする請求項5又は6に記載の方法。
- 複数のナビゲート可能区分のコアネットワークを形成するために、複数の区分を除去することによって、前記探索加速データの作成時に考慮される前記複数のナビゲート可能区分の数を減少させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の方法。
- 前記探索加速データの作成前に、少なくとも1つの以下の工程に従って、前記電子地図からナビゲート可能区分を除去し、
前記以下の工程は、
(i)道路プロパティに関連する所定の基準を満たすナビゲート可能区分を除去する工程と、
(ii)所定の状況においてナビゲート可能区分の間の分岐点に存在するノードを他方のノードにまとめる工程と、
(iii)ノードが2つ以下のナビゲート可能区分を接続させる場合に当該ノードを他方のノードにまとめる工程と
を含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 前記電子地図の前記複数のナビゲート可能区分のそれぞれが、それぞれに関連する複数のノードを有し、前記ナビゲート可能な経路のパラメータを表す少なくとも1つの関連する属性を有し、
ナビゲート可能区分に関連付けられる少なくとも1つの前記属性は、
(i)前記ナビゲート可能区分の種類と、
(ii)前記ナビゲート可能区分に沿った平均速度と、
(iii)前記ナビゲート可能区分の長さと、
(iv)他のナビゲート可能区分に対する前記ナビゲート可能区分の接続性と
の何れかを含み、
前記ナビゲート可能区分のそれぞれの分類が、前記ナビゲート可能区分に関連付けられる前記複数のノードが前記電子地図の前記複数の領域にわたって均衡されることを保証すべく、少なくとも1つの前記属性の評価を使用することを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の方法。 - 前記最小コストの経路は、最短距離、最短移動時間、最小の環境への影響、最小の使用燃料、及び最小の生成CO2のコスト基準の1つに従って決定されることを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の方法。
- 前記生成されたビットベクトルの第1の複数のビットのそれぞれが、前記ナビゲート可能区分が第1のコスト基準に従って他の複数の前記領域の1つへの最小コストの経路の一部であるかどうかを示し、
前記生成されたビットベクトルの第2の複数のビットのそれぞれが、前記ナビゲート可能区分が第2のコスト基準に従って他の複数の前記領域の1つへの最小コストの経路の一部であるかどうかを示すことを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の方法。 - それぞれが電子地図によってカバーされるエリアにおいてナビゲート可能な経路の区分を表す複数のナビゲート可能区分を含む前記電子地図を処理するために、少なくとも1つの処理装置を用いて、前記電子地図にわたって経路を計画する際の速度を向上するように構成された探索加速データを含む地図データを作成するコンピュータデバイスであって、
前記少なくとも1つの処理装置は、
前記電子地図を複数の領域に分割し、
前記電子地図の領域内で前記複数のナビゲート可能区分の少なくともいくつかに対してビットベクトルを生成するために前記複数のナビゲート可能区分を処理し、前記ビットベクトルは複数のビットを含み、それぞれのビットが前記ナビゲート可能区分が他の前記領域の1つへの最小コストの経路の一部であるかどうかを示し、
前記探索加速データを圧縮するために前記領域に対する生成された複数の前記ビットベクトルを処理し、当該圧縮は複数の前記ビットベクトルの複数のビットの相関性を計算し、前記計算した相関性に従って前記複数のビットを結合する
ように構成されることを特徴とするコンピュータデバイス。 - コンピュータデバイスで読み取られると、請求項1乃至12の何れか1つに記載の方法をコンピュータデバイスに実行させる命令を含むコンピュータプログラム。
- 請求項14に記載のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータで読取可能な記憶媒体。
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